张程 1徐银 1,2董越 1,2张博 1,2倪屹 1,2,*
作者单位
摘要
1 江南大学物联网工程学院,江苏 无锡 214122
2 江南大学先进技术研究院,江苏 无锡 214122
模式转换器承担着波导基模到高阶模的转换任务,是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。基于薄膜铌酸锂平台,提出一种利用V形硅阵列的薄膜铌酸锂波导模式转换器,转换结构主要包括沿光传输方向排布的V形硅阵列,位于薄膜铌酸锂波导顶部。基于上述结构进行详细的设计与优化分析,在中心波长为1550 nm、转换长度仅为11 μm的情况下,实现了输入TE0模到输出TE1模的高效转换。模式转换效率为96.8%,串扰为-28.6 dB,插入损耗为0.78 dB。进一步对转换结构进行横向扩展,实现了输入TE0模到输出TE2模的高效转换。模式转换效率为91.3%,串扰为-14.3 dB,插入损耗为1 dB。若继续扩展,可获得其他高阶模。本器件及设计方法有望在薄膜铌酸锂波导多模光传输方向发挥优势,推动薄膜铌酸锂光子集成器件及回路的发展。
集成光学 集成光器件 光波导 铌酸锂 微光学器件 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0523001
姚颖康 1,2,*张程 1,2聂森林 1,2王威 3
作者单位
摘要
1 江汉大学 a.省部共建精细爆破国家重点实验室,武汉 430056
2 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室,武汉 430056
3 武汉爆破有限公司,武汉 430056
为揭示钢筋混凝土支撑梁爆破拆除时爆破振动在深基坑支护体系中的传播特性,依托某深基坑钢筋混凝土支撑梁爆破拆除工程,分别在待爆支撑梁的相同层及其上一层布设振动测线,分析振动速度和主振频率在支护体系水平方向和竖直方向的传播规律,以及基坑围护结构的反应谱特征。测试分析结果表明:振动速度随距离增加而快速衰减,爆区50 m范围内,爆破层的振动速度是其上层的5~7倍,50 m范围外,爆破层的振动速度逐渐衰减为上层的1~2倍; 爆破层振动速度的三向分量有明显差异,其径向分量最大,是竖向分量的2~5倍,非爆破层振动速度的三向分量较为接近; 支撑梁爆破拆除振动频率为高频振动,爆破层振动频率略小于非爆层,二者在基坑支护结构处均存在陡增现象; 支撑梁爆破拆除时,基坑围护结构的短周期反应谱明显超出设计谱,爆破振动会对围护结构产生一定影响。相关成果可为支撑梁爆破拆除设计、振动控制和深基坑围护结构动力响应分析提供参考,同时为进一步的研究提供测试基础。
深基坑 支撑梁 爆破拆除 爆破振动 反应谱特征 deep foundation pit support beam blasting demolition blasting vibration response spectrum 
爆破
2023, 40(1): 108
张程 1徐银 1,2董越 1,2张博 1,2倪屹 1,2
作者单位
摘要
1 江南大学 物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学 先进技术研究院, 江苏 无锡 214122
模式转换器能够完成波导基模到高阶模的转换, 是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。文章基于薄膜铌酸锂(TFLN)波导, 提出了一种利用纳米线加载结构设计的模式转换器, 转换结构主要包括沿光传输方向以锥形方式排布的硅纳米线光栅及利用相变材料构建的矩形纳米线, 两者分别位于TFLN光波导顶部的两侧。基于上述结构进行了详细的设计与优化分析, 在中心波长为1.55μm, 转换长度仅为6μm的情况下, 实现了输入TE0模到输出TE1模的高效转换(模式转换效率97.6%, 串扰-19.7dB, 插入损耗0.31dB); 进一步对转换结构进行横向扩展, 实现了输入TE0模到输出TE2、TE3以及TE4模的高效转换, 若继续扩展, 可获得其它高阶模。本器件及设计方法有望在TFLN光波导多模光传输方向发挥优势, 推动TFLN光子集成器件及回路的发展。
集成光学 集成光器件 光波导 铌酸锂 微光学器件 integrated optics integrated optics devices waveguides lithium niobate micro-optical devices 
光学技术
2023, 49(5): 513
作者单位
摘要
河南理工大学材料科学与工程学院,河南 焦作 454003
镁渣是冶炼镁过程中产生的固体废弃物,存在着活性低和体积稳定性差等问题。本研究以镁渣和纸浆纤维为原料,制备了一种固碳纤维板(CFB),并系统研究了蒸压养护、碳化养护以及碳化-蒸压养护对固碳纤维板性能的影响,以及碳化镁渣浆体和纸浆纤维之间的界面微结构。结果表明,只经过蒸压养护的CFB,其体积稳定性差,抗折强度仅为4.5 MPa;而碳化8 h后CFB的抗折强度和CO2吸收量分别达到17.3 MPa和14.4%。此外,通过碳化-蒸压养护后CFB的抗折强度可以进一步提高到20.2 MPa。微观结构和纳米压痕的结果表明,碳酸钙晶体(文石和方解石)与C-S-H一起填充了孔隙,增强了纸浆纤维与硬化浆体间的界面微观性能,这是CFB经过碳化-蒸压养护后具有较高抗折强度的主要原因。
镁渣 纤维板 固碳 碳酸钙 纳米压痕 magnesium slag fiberboard carbon dioxide sequestration calcium carbonate nanoindentation 
硅酸盐学报
2023, 51(9): 2166
Cheng Zhang 1,2†Jin Wang 1†Guoguo Kang 2Jianxin Gao 1,3[ ... ]Jifeng Qu 1,7,*
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Advanced Measurement Science, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
2 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
3 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
4 CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
5 CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
6 e-mail: panyijie@nim.ac.cn
7 e-mail: qujf@nim.ac.cn
Whispering gallery mode resonators (WGMRs) have proven their advantages in terms of sensitivity and precision in various sensing applications. However, when high precision is pursued, the WGMR demands a high-quality factor usually at the cost of its free spectral range (FSR) and corresponding measurement range. In this article, we propose a high-resolution and wide-range temperature sensor based on chip-scale WGMRs, which utilizes a Si3N4 ring resonator as the sensing element and a MgF2-based microcomb as a broadband frequency reference. By measuring the beatnote signal of the WGM and microcomb, the ultra-high resolution of 58 micro-Kelvin (μK) was obtained. To ensure high resolution and broad range simultaneously, we propose an ambiguity-resolving method based on the gradient of feedback voltage and combine it with a frequency-locking technique. In a proof-of-concept experiment, a wide measurement range of 45 K was demonstrated. Our soliton comb-assisted temperature measurement method offers high-resolution and wide-range capabilities, with promising advancements in various sensing applications.
Photonics Research
2023, 11(10): A44
张诚 1,2温晓钰 1许君 3,*马雪慧 1[ ... ]李宜潼 3
作者单位
摘要
1 天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387
3 天津工业大学纺织科学与工程学院,天津 300387
研究了一种用于智能服装呼吸监测的光纤织物传感器。该传感器由拉伸敏感光纤、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和弹性织物多层复合而成。提出基于加热方式的聚合物光纤多弯曲级联结构的定形方法,制备出具有精确特征尺寸的拉伸敏感光纤,利用TPU材料的热塑性,通过熨烫方式实现拉伸敏感光纤、TPU材料和织物的黏合来形成层压式织物传感器。所制备的织物传感器各层间无气泡和起皱,具有很好的制作重复性,可与服装实现无缝纫连接,提升服装的舒适度和美观度。实验表明,该传感器的应变系数可达71.01,拉伸率可达83%,迟滞误差小于12%,且具有单向拉伸感知能力。对所设计的呼吸监测样衣进行了实测,结果表明:在穿着者不同呼吸频率、不同姿态和运动状态下,该样衣均可获得明显的呼吸波形,呼吸率最大误差小于2 次/min,平均误差在0.8 次/min以内。
光纤织物传感器 呼吸监测 单向拉伸感知 聚氨酯弹性体 弯曲损耗 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316003
张诚 1,2马雪慧 1,2赵军发 1,2沈振乾 1,2,3,*[ ... ]杨婧 1,2
作者单位
摘要
1 天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387
3 天津工业大学工程实训中心,天津 300387
针对干涉型光纤传感器,提出一种利用虚拟干涉仪实现灵敏度可调控的光学游标增敏方法,并将其应用于光纤法布里-珀罗(FP)温度传感器的增敏测量中。通过将拉锥光纤插入封有UV胶的毛细管中制得所设计的温度传感器,利用UV胶在不同温度下的体积膨胀与收缩改变FP腔长,使其干涉谱发生漂移,从而实现温度测量。根据干涉公式得到虚拟干涉谱,该虚拟干涉谱与温度传感器干涉谱叠加后产生并联式光学游标效应,通过测量叠加谱包络的漂移实现温度的增敏测量。在分析游标增敏原理的基础上,通过改变双腔长度,对游标包络的放大情况进行了仿真,制备出温度传感器样品,通过实验实现了多种温度灵敏度的调控,验证了该增敏方法的可行性。该游标增敏方法避免了实体参考干涉仪引入的误差,且灵敏度调控更加灵活和准确,具有较好的应用前景。
传感器 光纤传感器 法布里-珀罗干涉仪 游标效应 温度测量 
中国激光
2023, 50(13): 1310002
李相国 1,*张乘 1吕阳 1李树国 1[ ... ]柯凯 2
作者单位
摘要
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070
2 湖北工业大学材料与化学工程学院,武汉 430070
为探究陶瓷抛光废料(CPW)对超高性能混凝土(UHPC)耐久性能的影响, 采用CPW分别取代部分水泥、粉煤灰和硅灰制备UHPC, 主要研究了CPW对UHPC孔隙结构、力学性能、体积稳定性、抗氯离子渗透性能以及抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明, 随着CPW分别取代水泥、粉煤灰、硅灰量的增加, UHPC的孔隙率增大, 导致UHPC的抗氯离子渗透性能下降。CPW取代粉煤灰会增大UHPC的自收缩, 而取代水泥和硅灰会减小UHPC的自收缩。CPW取代水泥会降低UHPC的抗压强度, 但对硫酸盐侵蚀后UHPC的抗蚀系数和抗压强度有所提升; 当CPW取代20%(质量分数)的水泥时, 硫酸盐侵蚀90 d的UHPC的抗压强度达到最高。
陶瓷抛光废料 超高性能混凝土 耐久性能 自收缩 干燥收缩 压汞法 ceramic polishing waste ultra-high performance concrete durability autogenous shrinkage drying shrinkage mercury intrusion porosimetry 
硅酸盐通报
2023, 42(4): 1418
Author Affiliations
Abstract
Huazhong University of Science and Technology, School of Optical and Electronic Information, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Wuhan, China
Augmented reality (AR) display, which superimposes virtual images on ambient scene, can visually blend the physical world and the digital world and thus opens a new vista for human–machine interaction. AR display is considered as one of the next-generation display technologies and has been drawing huge attention from both academia and industry. Current AR display systems operate based on a combination of various refractive, reflective, and diffractive optical elements, such as lenses, prisms, mirrors, and gratings. Constrained by the underlying physical mechanisms, these conventional elements only provide limited light-field modulation capability and suffer from issues such as bulky volume and considerable dispersion, resulting in large size, severe chromatic aberration, and narrow field of view of the composed AR display system. Recent years have witnessed the emerging of a new type of optical elements—metasurfaces, which are planar arrays of subwavelength electromagnetic structures that feature an ultracompact footprint and flexible light-field modulation capability, and are widely believed to be an enabling tool for overcoming the limitations faced by current AR displays. Here, we aim to provide a comprehensive review on the recent development of metasurface-enabled AR display technology. We first familiarize readers with the fundamentals of AR display, covering its basic working principle, existing conventional-optics-based solutions, as well as the associated pros and cons. We then introduce the concept of optical metasurfaces, emphasizing typical operating mechanisms, and representative phase modulation methods. We elaborate on three kinds of metasurface devices, namely, metalenses, metacouplers, and metaholograms, which have empowered different forms of AR displays. Their physical principles, device designs, and the performance improvement of the associated AR displays are explained in details. In the end, we discuss the existing challenges of metasurface optics for AR display applications and provide our perspective on future research endeavors.
augmented reality display optical metasurface metalens metacoupler metahologram 
Advanced Photonics
2023, 5(3): 034001
崔大健 1,2敖天宏 1,2奚水清 1,2张承 1,2[ ... ]雷勇 1,2
作者单位
摘要
1 重庆光电技术研究所,重庆 400060
2 量子通信核心光电器件重庆重点实验室,重庆 400060
雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管(SPAD)。InGaAs材料SPAD在0.9~1.7 μm光谱范围内有高量子效率,是1.06、1.55 μm主动激光探测的理想探测器。通过将高效率InGaAs SPAD阵列芯片与CMOS计时/计数读出电路芯片集成封装,制备的雪崩焦平面探测器可对光子信号进行时间量化,在三维激光雷达、远距离激光通信、稀疏光子探测等领域有广泛应用。介绍了InGaAs单光子雪崩焦平面的器件结构及基本原理,在此基础上回顾了国内外雪崩焦平面技术的研究进展,并对未来发展方向进行了展望。
InGaAs 单光子探测器 雪崩焦平面 三维激光成像 激光通信 InGaAs single-photon detector avalanche focal plane 3D lidar imaging laser communications 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20230016

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